JP5021321B2 - ナノチューブ・コンタクトを用いた半導体デバイスおよび方法 - Google Patents
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Description
(ii)Mg需要体の深イオン化レベルが約170meVであるために、p−GaNのホール濃度が相対的に低いこと。
GaN発光ダイオード構造におけるコンタクト・メタルルジに望ましい別の特性に、LEDの上面から出力される光を最大にするための、可視光に対する高い透過性がある。
ントデバイスにおいて透明下位電極として用いられており、更に接触抵抗を低下させるためにP−GaN上の透明Ni/Auコンタクト上において被覆層として用いられている。一般に、ITOコンタクトのみでは、アニーリングの後であっても、p型GaN上では整流挙動を呈し、n−GaN上のオーミック透明層として用いられる方が更に典型的である。
カーボン・ナノチューブは、近年、その独特な電子、熱機械特性のために、注目を浴びている。その(n,m)インデックスによって指定される、その具体的な結晶構造に応じて、個々のナノチューブは真性金属または半導体のいずれにもなることができる。現在市販されているバルクの単一壁ナノチューブ(SWNT)サンプルは、金属(通例1/3重量画分)および半導体(通例2/3重量画分)ナノチューブの分子的に密接な混合物から成る。ナノチューブに関する最近の研究は、種々の用途のために、半導体ナノチューブから金属を分離することに集中しているが、混合物の分子密接性により特別に困難な作業となっている。
願は、2004年10月7日に公開出願第20040197546号として公開されている。'818は、ここで引用したことにより、その全体が本願にも含まれるものとする。
チューブ自体も、全体としてマイグレーションが生ずるには大き過ぎることには、疑いの余地がない。その逆も真である。隣接する材料からナノチューブ結晶構造への化学種のマイグレーションも、測定可能な程には生じない。
(実施例)
以下の具体例によって、本発明を更に例示する。これらの例は、如何様にしても本発明の範囲または内容を限定するように解釈すべきではない。
示す。P+ナノチューブ層120を形成するために、純化、パルス状レーザ気化成長SWNTを、約1.5×10−3mg/mlの希釈濃度で、水性界面活性懸濁液(1%v/vTRITON X−100TM)において超音波破砕によって散乱させた。懸濁液を0.1μm孔サイズ、混合セルロース・エステル・メンブレーン(Millipore、Billerica、Ma)上で真空濾過し、続いて大量の脱イオン化水で洗浄して界面活性剤を除去した。メンブレーン上に、透明電極として用いるための1500Åナノチューブ膜が形成された。
Claims (14)
- 半導体デバイスであって、
少なくとも1つの半導体層と、
前記半導体層と電気的に接触し、かつ金属を含有する金属層と、
前記金属層と前記半導体層との間に介在し、かつカーボン・ナノチューブを含有するコンタクト層とを備え、前記カーボン・ナノチューブを含有するコンタクト層は緊密に混合されているカーボン・ナノチューブを含有し、および本質的に単一壁ナノチューブ(SWNT)からなることにより前記コンタクト層全体にわたって電気結合を与え、カーボン・ナノチューブを含有する前記コンタクト層は前記金属層を前記半導体層に電気結合し、前記半導体はGaN,ZnOまたはSiのうちのいずれか1つからなる、半導体デバイス。 - 請求項1記載のデバイスにおいて、前記コンタクト層は、可視光範囲の少なくとも一部において、実質的に光透過膜となる、デバイス。
- 請求項1記載のデバイスにおいて、前記少なくとも1つの半導体層は、第2の半導体層であってGaNを含有する半導体層とp−n接合部を形成するp−またはn−半導体層とを備えており、前記デバイスはGaN LEDであり、カーボン・ナノチューブを含有する前記コンタクト層は、前記金属と前記p−GaN層との間を接続する、デバイス。
- 請求項3記載のデバイスにおいて、前記金属の前記p−GaNに対する25℃における比接触抵抗が2.0×10−2Ωcm2未満である、デバイス。
- 請求項1記載のデバイスにおいて、カーボン・ナノチューブを含有する前記コンタクト層は、少なくとも1つの電荷転送ドーピング種を含有し、該電荷転送ドーピング種が前記コンタクト層と前記半導体層との間のフェルミ・レベルの差を縮小する、デバイス。
- 請求項5記載のデバイスにおいて、前記ドーピング種は、ハロゲンまたはアルカリ金属である、デバイス。
- 請求項1記載のデバイスにおいて、前記コンタクト層の面抵抗が、100nmの厚さにおいて200オーム/sq未満である、デバイス。
- 半導体層に対して低抵抗のナノチューブに基づくコンタクトを形成する方法であって、
GaN,ZnOまたはSiのうちのいずれか1つからなる半導体層を設けるステップと、
カーボン・ナノチューブを含有するコンタクト層を前記半導体層上に堆積または配置するステップであって、カーボン・ナノチューブを含有する前記コンタクト層は緊密に混合されている前記カーボン・ナノチューブからなり、および本質的に単一壁ナノチューブ(SWNT)からなることにより前記コンタクト層の全体にわたって電気結合を与える、コンタクト層を前記半導体層上に堆積または配置するステップと、
金属層を前記コンタクト層上に堆積するステップとを備え、前記コンタクト層は前記金属層を前記半導体層に電気結合させる、方法。 - 請求項8記載の方法であって、更に、少なくとも1つの電荷転送ドーピング種を用いて、前記コンタクト層に化学的にドーピングするステップを含み、前記電荷転送ドーピング種が、前記ナノチューブ・コンタクト層と前記半導体層との間のフェルミ・レベルの差を縮小する、方法。
- 請求項8記載の方法において、前記コンタクト層を堆積する前記ステップの前に、前記コンタクト層を支持層上に堆積し、前記コンタクト層を堆積する前記ステップは、
前記コンタクト層を前記半導体層と接触するように配置するステップと、
前記支持層を除去するステップと、
を備えている、方法。 - 請求項10記載の方法において、前記支持層は多孔質メンブレーンから成る、方法。
- 請求項11記載の方法において、前記支持層上に配する前記コンタクト層を形成する際に、
複数のカーボン・ナノチューブを溶液内に散乱させるステップであって、前記溶液が、前記カーボン・ナノチューブが懸濁から凝縮するのを防止するために少なくとも1つの表面安定剤を含む、複数のカーボン・ナノチューブを溶液内に散乱させるステップと、
前記溶液を前記多孔質メンブレーンに塗布するステップと、
前記溶液を除去するステップであって、前記カーボン・ナノチューブを前記多孔質メンブレーンの表面上に押し付けて、前記多孔質メンブレーン上に配する前記コンタクト層を形成する、前記溶液を除去するステップと、
を用いる、方法。 - 請求項8記載の方法において、前記コンタクト層の面抵抗は、100nmの厚さにおいて、200オーム/sq未満である、方法。
- 請求項8記載の方法において、前記半導体層は、P−GaNから成る、方法。
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